Xem nhanh
Được xem là kế thừa hoàn hảo cho micro-USB, kết nối USB-C đang ngày càng trở thành tiêu chuẩn trên các thiết bị di động ngày nay.
Tuy nhiên, sự phức tạp của tiêu chuẩn này nằm ở việc nó có nhiều phiên bản trong giao thức truyền dữ liệu, công suất của việc cung cấp nguồn điện bên trong sợi dây. Để có một cái nhìn tổng quan, TechSign.in sẽ tóm tắt những thông tin để bạn đọc dễ tìm hiểu và phân biệt USB-C.
Trên thực tế, tổ chức USB đã đặt ra tiêu chuẩn và đăng tải trên website của họ tại usb.org. Dưới góc độ của những hãng phụ kiện, những logo minh hoạ cho các tiêu chuẩn về kết nối & giao thức có thể không thống nhất, dẫn đến việc người dùng có thể không mua đúng được cáp để sử dụng đúng thiết bị hiện có.
USB-C là gì?
USB-C là một loại đầu nối tiêu chuẩn công nghiệp để truyền dữ liệu và nguồn điện trên một cáp duy nhất. Kết nối USB-C được phát triển bởi Diễn đàn triển khai bus kết nối chung (USB-IF), nơi một nhóm các công ty đã phát triển, chứng nhận và tuân theo tiêu chuẩn USB trong nhiều năm. USB-IF có hơn 700 công ty thành viên, trong số đó có Apple, Dell, HP, Intel, Microsoft và Samsung.
Sự chấp nhận rộng rãi này của những tập đoàn lớn là rất quan trọng, đó là lý do tại sao USB-C đã được các nhà sản xuất PC chấp nhận dễ dàng. Ở chiều ngược lại có thể kể đến tiêu chuẩn Lightning và MagSafe do Apple quảng bá và phát triển trước đó, tiêu chuẩn đến từ Táo khuyết được chấp nhận hạn chế ngoài các sản phẩm của Apple và trở nên lỗi thời vì sự xuất hiện của USB-C.
Phiên bản áp dụng cho cổng kết nối USB-C vật lý
Theo tài liệu từ usb.org, kết nối và giao thức của USB-C (cable & connector revision) đã phát triển đến phiên bản 2.1. Chính vì con số này, nhiều người nhầm tưởng USB-C không phải là một giao thức tốc độ cao theo những con số 3.0, 3.1, 3.2 hay 4.
Qua đó, tiêu chuẩn kết nối và giao thức của USB-C phiên bản 2.1 sẽ chứa những giao thức truyền dữ liệu và khả năng cung cấp nguồn điện theo những phiên bản mới nhất trong từng phân mục sẽ được giới thiệu ở mục bên dưới.
Phiên bản thương mại của tiêu chuẩn kết nối USB-C được phát hành từ ngày 12.08.2014. Sau đó, tháng 4.2015, Apple đã ra mắt chiếc máy tính MacBook màn hình 12″ được xem là một trong những thiết bị đầu tiên sở hữu cổng kết nối có đầy đủ các đặc tính cần thiết mà USB-C đáp ứng: gồm khả năng sạc, truyền dữ liệu, hình ảnh.
Giao thức truyền tải dữ liệu của kết nối USB-C
Hiện tại, giao thức truyền tải dữ liệu của USB-C phiên bản mới nhất là USB4 Gen3 cho tốc độ lên đến 40 Gbps, tương đương với giao thức Thunderbolt 3/4 của Intel. Tuy vậy, những tên gọi người dùng thường thấy chỉ gói gọn là USB4.
Tổ chức USB đã thống nhất tên gọi cho những giao thức truyền dữ liệu mới nhất là USB 3.2 thay thế cho USB 3.1. Cụ thể như sau
- USB 3.0 & USB 3.1 Gen 1 đổi tên thành USB 3.2 Gen 1×1 (trong thực tế tên gọi cũ vẫn phổ biến hơn)
- USB 3.1 Gen 2 đổi tên thành USB 3.2 Gen 2×1 (bao gồm cả các chuẩn kết nối vật lý USB-A, microUSB)
| USB 3.2 Gen 1×1 | USB 3.2 Gen 1×2 | USB 3.2 Gen 2×1 | USB 3.2 Gen 2×2 | |
| Tốc độ truyền | 5Gbps | 10Gbps | 10Gbps | 20Gbps |
| Trước đây gọi là | USB 3.1 Gen 1 và USB 3.0 | — | USB 3.1 Gen 2 | — |
| Tùy chọn giao tiếp | USB-A, USB-C, microUSB | Chỉ USB-C | USB-A, USB-C, microUSB | Chỉ USB-C |
Đối với chuẩn kết nối vật lý USB-C (cáp hai đầu giống nhau), hai tên gọi được quy chuẩn là USB 3.2 Gen 1×2 & USB 3.2 Gen 2×2. Trong đó USB 3.2 Gen 1×2 phổ biến và thường được gọi là USB 3.2 Gen 2 bởi tốc độ truyền tải dữ liệu giống nhau ở 10 Gbps.
Theo tài liệu từ Kingston, bước tiến tiếp theo của công nghệ USB là USB4. Nó sẽ mang lại tốc độ truyền 40Gbit/giây, khả năng tương thích với Thunderbolt 3 và sẽ chỉ sử dụng đầu nối USB-C. USB4 đặt mục tiêu tăng băng thông và tập trung vào việc hội tụ hệ sinh thái đầu nối USB-C và giảm thiểu sự nhầm lẫn của người dùng cuối.
MacBook Pro / MacBook Air M1 sử dụng kết nối USB-C với giao thức truyền tải dữ liệu USB4 & Thunderbolt 3.
Giao thức cung cấp nguồn điện của kết nối USB-C: USB Power Delivery
Sự đa năng của USB-C nằm ở việc khả năng cung cấp nguồn điện qua lại giữa các thiết bị với nhau. Chẳng hạn, một chiếc màn hình máy tính có thể cung cấp điện đến một cổng chuyển (hub) và truyền đến laptop hoặc điện thoại.
Hiện tại, giao thức cung cấp nguồn điện của USB-C đã phát triển lên phiên bản mới nhất có tên gọi USB Power Delivery 3.1 Extended Power Range (viết tắt USB PD 3.1 EPR). Phiên bản mới cung cấp công suất tối đa thông qua cáp kết nối đạt 240W.
- USB Power Deliver 3.0: hỗ trợ sạc với các dải điện áp 5V, 9V, 12V, 15V, 20V
- USB Power Deliver 3.1 EPR: hỗ trợ mở rộng thêm các dải điện áp 28V, 36V, 48V
Bên cạnh đó, tổ chức USB còn phát hành một nhánh tiêu chuẩn cung cấp nguồn điện của PD 3.0 là Programmable Power Supply (PPS). Đây là giao thức được Samsung sử dụng chủ yếu trên các dòng điện thoại hay máy tính bảng Galaxy.
Đi sâu vào kỹ thuật, giao thức USB PD PPS mở rộng dải điện áp ở mức chia tiết hơn, hỗ trợ sạc nhanh bằng cách tăng hiệu điện thế (Voltage), thay vì cường độ dòng điện (Ampere) như các thương hiệu smartphone Trung Quốc. Dải điện áp PPS hỗ trợ từ 3.3V – 21V, nhưng việc thiết bị sạc theo profile ở mức Voltage & Ampere nào là do nhà sản xuất thiết bị quyết định.
Lấy ví dụ cho trường hợp này, một bộ sạc PPS 65W của Anker có thể không hỗ trợ công suất sạc tối đa 45W của Samsung Galaxy S22 Ultra / S20 Ultra / Note10+. Trong trường hợp này, người dùng cần chọn sạc USB PD PPS có hỗ trợ đúng profile mà Samsung tích hợp, tham chiếu theo sạc bán rời của hãng.
Các giao thức khác bên trong kết nối USB-C
Ngoài những giao thức trên, USB-C có một giao thức kết nối quan trọng khác là hình ảnh & âm thanh với tên gọi là DisplayPort. Giao thức này thuộc VESA, tổ chức phi lợi nhuận với sự tham gia từ khoảng 300 thành viên đưa ra quy chuẩn cho các thiết bị nghe nhìn, tin học. Hiện tại, tiêu chuẩn USB-C 2.1 hỗ trợ giao thức DisplayPort 2.0 cho khả năng xuất tín hiệu hình ảnh 8K@60Hz.
Trên thị trường, người dùng có thể tìm thấy những cổng chuyển đổi USB-C sang HDMI. Tuy nhiên, những sợi cáp như vậy chỉ hỗ trợ xuất hình ảnh độ phân giải 4K@30Hz, ảnh 3D hay ARC (chức năng cho phép truyền tín hiệu âm thanh theo 2 chiều). Để có thể đạt mức tín hiệu tiêu chuẩn 4K@60Hz, cáp USB-C vật lý phải kết hợp với kết nối DisplayPort.
Cuối cùng, không thể không nhắc đến giao thức Thunderbolt 3 / Thunderbolt 4 được phát triển bởi Intel & Apple. Trong đó trademark với logo hình tia sét do Apple tạo ra nhưng đã chuyển nhượng bản quyền lại cho Intel. Trước đó, bản thân Apple tự thiết kế cổng kết nối Mini DisplayPort kích thước nhỏ hơn so với tiêu chuẩn của VESA đưa ra cho phiên bản DisplayPort đầu tiên.
Kết nối USB-C được hình thành từ liên minh các công ty hàng đầu thế giới như HP Inc., Intel Corporation, Microsoft Corporation, Renesas, STMicroelectronics, và Texas Instruments. Trong đó không thể không nhắc đến Apple cũng là người đã đóng góp cho tiêu chuẩn này, bất chấp việc họ đã sở hữu riêng một chuẩn kết nối cho những thiết bị di động của họ. Những thiết bị sử dụng kết nối USB-C từ Apple là những chiếc máy có khả năng tính toán mạnh, cần giao thức sạc công suất vào và truyền dữ liệu nhiều như máy tính Mac (MacBook, Mac Studio, Mac Pro), iPad Air, iPad Pro…
Nếu tính riêng về kết nối USB-C, có một thế giới rất riêng liên quan đến giao thức sạc chính là những công nghệ sạc nhanh của các hãng điện thoại Trung Quốc. Xin hẹn bạn đọc của TechSign.in vào một bài viết khác.
